大脑皮层为何是身体“管理中枢”？我国科学家揭开其起源演化之谜

大脑皮层被称为身体的“管理中枢”，在于它一手包揽视觉、听觉、触觉等基础感知，控制躯体运动，更承载着思考、决策、语言、自我意识等人类独有的高级功能。可如此精密复杂的结构，究竟是如何从简单的神经组织，演化成如今的智慧核心？过去百年，学界始终被两种完全相反的假说拉扯，谁也无法说服谁。

但就在今年4月17日，新华社等媒体报道称国际顶刊《科学》刊发一项重磅成果——中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心联合杭州华大生命科学研究院、澳大利亚莫纳什大学团队，终结了神经科学界关于大脑皮层起源近百年的争论，首次找到灵长类大脑皮层成型的核心骨架，用一条全新的分子梯度轴，把长期对立的两大假说“合二为一”。

这项研究不仅回答了“大脑皮层从哪里来”，更揭开了它如何一步步成为人体感知、运动与高级认知的“总指挥部”。

关于动物大脑皮层的形成及来源，一直以来主要有两种假说。其中一派以美国神经科学家乔·卡斯为代表，提出初级感觉皮层锚点假说。他们在解剖中发现，从刺猬等简单哺乳动物到高等灵长类，初级感觉皮层始终稳定存在，负责处理最基础的外界信号。而猕猴等灵长类的初级感觉皮层之间，逐渐扩张出前额叶、顶叶等负责复杂认知的联合皮层，因此坚信大脑皮层是从初级感觉皮层为起点，向外逐步扩张形成的。这一假说长期占据主流，成为学界默认的皮层组织规律。

另一派则以科学家德帕克·潘蒂亚的双重起源假说为核心，认为皮层真正的源头是海马、梨状皮层等演化上更古老的异皮层。这些古老脑区从单层神经元开始，通过层层分化，逐步形成六层结构的特化皮层，最终扩张成完整的大脑皮层组织。在原始动物身上，古老脑区承担多种功能，到高等动物才特化出专门脑区，这一逻辑也让该假说拥有坚实的解剖依据。

两大假说都有观测支撑，却又彼此矛盾，就像两群人分别从一座大山的两侧攀登，都看到了山体的一部分，却始终无法拼凑出完整全貌。直到中国团队用上空间转录组学、磁共振成像、逆向神经示踪等多模态前沿技术，才终于打通了微观基因与宏观脑结构的壁垒，看清了大脑皮层发育的完整逻辑。

研究团队选择大脑表面光滑、沟回简单的普通狨猴作为模型，这种小型灵长类保留了皮层核心区域，又能大幅降低数据解析难度。通过高精度全脑整合图谱分析，科学家们有了颠覆性发现：大脑皮层里根本不存在“唯一起点”，而是同时存在两个方向完全相反的分子梯度，共同撑起了皮层的整个框架。

这两个梯度被命名为Pr-Al分子梯度轴：Pr梯度锚定在初级感觉皮层，负责外界信号感知，从这里向联合皮层逐渐减弱；Al梯度锚定在古老的异皮层，掌管情绪、记忆等原始功能，同样向联合皮层递减。两条梯度呈显著负相关，就像两股相向而行的力量，在中间地带交汇平衡，最终孕育出负责高级认知的联合皮层。

这意味着，两大假说都没有错，只是各自摸到了真相的一半。初级感觉皮层和古老异皮层，不是非此即彼的起源，而是同一条组织轴上的两个对立锚点。大脑皮层既不是单纯从感觉区扩张，也不是只由古老脑区分化，而是在两股梯度的拉扯、融合中，逐步搭建起完整结构，最终成为统管全身的管理中枢。

更关键的是，这条梯度轴并非成年后突然形成，而是出生时就已存在雏形，在后天发育中不断精细化，基因与环境共同打磨，最终形成成年后界限清晰的脑区格局。

这条Pr-Al梯度轴，堪称灵长类大脑的核心骨架。它不仅决定了细胞类型和基因表达的分布，界定了不同脑区的解剖边界，还与丘脑、背侧纹状体等脑区形成“镜像”对应，构建起全脑协同的组织逻辑。

其中，负责自我意识、抽象思维的默认模式网络，恰好位于两条梯度的最大交汇区，拥有最复杂的基因表达特征，这也从分子层面解释了人类高级认知从何而来。

跨物种研究还带来意外惊喜：尽管猕猴与人类亲缘更近，但狨猴的听觉皮层基因表达却与人类高度相似，呈现出独特的趋同进化。这一特征与两者复杂的社会性发声行为密切相关，为探索人类语言的起源提供了全新线索。

这项基础研究的突破，绝不止于解答科学谜题，更将彻底改写脑科学的应用未来。过去脑机接口的电极植入，依赖人为划定的脑区“硬边界”，可大脑的功能本是连续梯度变化，就像山川河流无法用行政边界割裂。

如今有了梯度轴导航，电极能精准植入功能最匹配的微脑区，大幅提升信号采集效率。在脑疾病诊断上，阿尔茨海默病、自闭症等神经发育疾病，也能依托梯度规律找到更精准的发病靶点，推动精准诊疗落地。

从百年争论到合二为一，中国科学家用多模态技术，找到了大脑皮层成为管理中枢的底层密码。这不仅为灵长类大脑演化与发育奠定了理论基石，更让人类第一次看清，自己最神秘的器官，是如何在两股古老力量的平衡中，一步步孕育出智慧与文明。

而这张大脑“双极地图”，也将成为未来脑科学、脑机接口、类脑智能等领域的全新导航图，带领人类走向更深入的大脑探索之旅。

消息来源：新华网4月17日报道《我国科学家找到了大脑皮层的起源》
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